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节能评估中输变电损耗估算与评价方法的探讨
时间:2016-03-10 08:57:02 来源:互联网
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  随着我国节能减排工作的深入开展,对固定资产投资项目节能评估的深度、广度要求逐渐提高,逐步趋向标准化。这是节能评估行业内的好事。但是,我们仍然看到业内对节能评估报告中部分内容的理解和评价深度不足,输变电损耗的估算方法与评价是普遍欠缺的部分。

  通过研究近期很多节能评估报告可见,对项目输变电损耗的估算方法多为按项目总用电量的1%进行粗略估算。不能够进行详细测算的理由是项目可行性研究报告没有提供直接的计算依据,估算难度较大。

  本文希望突破可行性研究报告计算依据不足的障碍,解决好以下几个方面的方法问题。

  1、变压器损耗的计算方法

  1.1确定变压器的选型

  根据可行性研究报告提供的设备型号、数量、铭牌功率等参数估算项目全部设备的视在功率。根据设备集中安装分布情况确定分设变压器的容量、数量。一般工业企业变压器容量按下属视在功率除以60%估算,从变压器标准序列中选择较接近的容量。

  例如项目可研阶段设计进线电压为10 kV,用电电压0.4 kV设备视在功率合计为1 252 kVA。按上述计算办法,应选用1S11-2000kVA-10/0.4kV变压器。

  从部分变压器生产厂家发布的产品信息中可以找到S11系列电力变压器参数如下:

  空载电流:0.4%;

  空载损耗:2.10 kW;

  负载损耗:17.8 kW;

  短路阻抗:4.5%。

  至此,变压器损耗计算需要的基本参数已经具备。

  1.2确定变压器损耗的计算办法

  变压器的损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗,要分别计算后,按标准折算无功功率损耗再与有功功率损耗合计为综合有功功率损耗。仍以上述项目为例,变压器损耗的计算如下。

  1.2.1 变压器的有功功率损耗

  △P=P0+β2PK , (1)

  式中:△P—有功功率损耗,kW;P0—变压器空载损耗,kW;PK—变压器短路损耗,kW;β—变压器负载率,%,这里β=1 252/2 000=63%。 则:△P=P0+β2PK = 2.1+0.632×17.8=9 kW;

  1.2.2 变压器的无功功率损耗

  a)变压器空载时的无功功率:

  Q0=I0SN×10-2, (2)

  式中,Q0—变压器空载时的无功功率,kW;I0—空载电流百分率,%;SN—变压器额定容量,kW。则:Q0=I0SN×10-2=0.4×2 000×10-2 =8 kW;

  b)变压器无功漏磁损耗:

  QK=UKSN×10-2, (3)

  式中,QK—变压器额定负载时的无功功率,kW;UK—变压器阻抗电压,Ω。则:QK=UKSN×10-2=4.5×2 000×10-2 =90 kW;

  c)变压器总的无功功率损耗:

  △Q=Q0+β2QK=8+0.632×90 =43.27 kW。 (4)

  1.2.3变压器的综合有功功率损耗

  ΔPZ=ΔP+KQΔQ=9+0.05×43.27=11.24 kW, (5)

  本项目2 000 kVA变压器综合有功损耗为11.24 kW,按年工作7 200 h计算,年耗电量:

  WB=11.24 kW×7 200 h=8.09×104 kWh, (6)

  则本项目电力变压器损耗为8.09×104 kWh。

  2、 输电线路损耗的计算方法

  2.1 计算范围的确定

  对于一般工业建设项目,从外部变电站送到项目关口表前的线路归属为供电公司,其线路损耗不在项目评估范围内,不予计算。

  从项目关口表到用电设备前的线路,包括高压线路和低压线路都要计算。

  2.2 输电线路的选型

  合理的输电线路的选型可以节约大量的投资、减少电力能源在输送过程中的浪费,因而在节能评估过程中是重要环节。

  以本项目为例,可研报告提出的线路选型,是较为常用和合理的。

  2.3 高压输电线路参数的确定

  确定了线路选型之后,可以通过查阅相关资料,获得输电线路参数。此项目高压输电线路参数如下表1。

  表1高压输电线路参数表

  序号线缆布置型号r20

  Ω/kmβ1α

  1关口到变压器ZR-YJV-8.7/15kV(3*95)0.1930.0160.004

  2关口到设备ZR-YJV-8.7/15kV(3*25)0.730.0360.004

  以上电缆参数确定之后,还要确定电缆的长度。确定方法是根据可行性研究报告提供的总平面布置图,分别测量关口、变压器、设备等节点之间的大体距离,估算出高低压电缆需要的长度。

  2.4 高压输电线路损耗的计算

  2.4.1 高压输电线路参数的修正

  在线路损耗计算中应考虑负荷电流引起的温升及周围空气温度对电阻变化的影响,对电阻进行如下修正:

  R20=r20+rt+rl=r20+a(Tav-20)r20+β1r20 , (7)

  式中:R20-修正后每相导线在20℃时的电阻值,Ω;

  r20-每相导线在20℃时的电阻值,Ω;

  β1—导线温升对电阻的修正系数;

  Tav—代表日(或计算期)的平均气温,℃(年平均气温为0.2 ℃);

  α—导线电阻的温度系数,对铜、铝、钢芯铝线取0.004。

  2.4.2 高压输电线路能耗计算

  用最大电流法计算导线电能损失:

  △W1=Imax2×R×10-3×τ, (8)

  式中:△W1—导线电阻电能损失量,kWh;

  I0—最大负荷电流(取满负荷情况下的理论电流值计算),A;

  R—电缆电阻,R=R20×L(R20指修正后电缆线路每相导线单位长度的电阻值,Ω;L指电缆长度,m),Ω;

  τ—最大负荷损失时间,7 200 h/a。

  高压输电线路能耗计算参数见表2。

  表2 高压输电线路电阻能耗计算表

  序号型号L

  kmR20

  Ω/km R

  ΩImax

  AΔW1

  ×104 kWh

  1ZR-YJV-8.7/15kV(3*95)20.181 0.362 366 38.751

  2ZR-YJV-8.7/15kV(3*25)20.698 1.397 60 4.023

  总计42.77

  则本项目高压输电线路电阻能耗合计:

  △W1=42.77×104 kWh。(9)

  2.5 低压配电线路损耗的计算

  本项目低压用电设备计算负荷为1 127 kW,cosφ为0.90,U为0.4 kV,导线选用折算为YJV-0.6/1 kV(3×10)电缆,电缆长度为20 km,修正后R为36 Ω。按用电设备60台,3相需要180路估算,R取值为0.02Ω进行计算:

  P2R×10-3  1 2522×0.02

  ΔW2=————×τ=—————×10-3×7 200=30.96×104 kWh。(10)

  U2cosφ   0.42×0.90

  2.6 输电线路总损耗

  WX=△W1+△W2=73.73×104 kWh。 (11)

  2.7 输变电总损耗

  WBX=WB+WX=81.82×104 kWh。(12)

  3 、输变电损耗率的评价方法

  在《评价企业合理用电技术导则》(GB/T3485)中规定,根据受电端至用电设备的变压级数,其总线损率分别不应超过以下指标:一次变压不得超过3.5%;二次变压不得超过5.5%;三次变压不得超过7%。

  仍以本项目为例,项目输变电损耗合计81.82×104 kWh。项目总有功计算负荷约4 546 kW。

  全年总用电量估算:

  W=4 546 kW×7 200 h=3 273×104 kWh, (13)

  输变电损耗率:

  Ψ=WBX÷W=2.5%, (14)

  本项目输变电损耗率达到小于3.5%的要求。

  4、 结语

  通过以上对项目输变电损耗的具体计算,可知按总用电量的1%估算输变电损耗偏差是非常大的。必须对项目输变电损耗进行具体计算分析,才能使估算结果最接近实际,才能使节能评估报告对项目的设计实施起到更好的指导作用。希望本文能起到抛砖引玉的效果,通过本文与业内同仁进行探讨。

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